Tại sao biến áp điện áp thường bị nổ?

Quá áp và Quá dòng

• Quá áp ferroresonant: Trong hệ thống trung tính không được nối đất hiệu quả, các mạch từ của thiết bị như biến áp, biến áp điện áp, và cuộn triệt hồ quang có thể bão hòa, có thể gây ra hiện tượng ferroresonance. Áp suất quá cao kết quả có thể làm tăng dòng điện kích thích của biến áp điện áp lên hàng chục lần. Việc hoạt động dưới áp suất cao và dòng điện lớn trong thời gian dài khiến nhiệt độ của biến áp tăng nhanh chóng. Sự bay hơi nhiệt của vật liệu cách điện làm tăng áp suất nội bộ, cuối cùng dẫn đến sự nổ. Ví dụ, tình huống này tương đối phổ biến trong hệ thống 6 - 35kV.

• Quá áp khi đóng cắt: Việc vận hành công tắc trong hệ thống hoặc xảy ra tai nạn thay đổi trạng thái của hệ thống điện, gây ra dao động, trao đổi, và phân phối lại năng lượng điện từ nội bộ, tạo ra quá áp khi đóng cắt. Các ví dụ bao gồm quá áp nối đất bằng hồ quang trong hệ thống trung tính không được nối đất chắc chắn và quá áp khi tắt nguồn của đường dây không tải hoặc tải dung. Khi đóng cắt tụ điện, có thể sinh ra một mức quá áp tương đối cao. Đặc biệt, khi công tắc tái cháy trong quá trình ngắt tụ điện, có thể xảy ra quá áp hơn ba lần so với điện áp hệ thống, và quá áp giữa pha trong trường hợp tái cháy hai pha thậm chí có thể đạt hơn sáu lần so với điện áp hệ thống. Điều này có thể gây ra ngắn mạch giữa vòng trong biến áp điện áp, kích hoạt quá dòng, và sự bay hơi nhanh chóng của môi trường cách điện, dẫn đến sự nổ.

• Quá áp do sét đánh: Nếu các biện pháp bảo vệ chống sét không hoàn hảo, điện áp cao do sét đánh tác động lên biến áp điện áp có thể làm hỏng lớp cách điện, sau đó gây ra sự nổ.

• Quá áp và quá dòng thấp biên độ kéo dài: Do cộng hưởng hoặc các lý do khác, mặc dù quá áp và quá dòng mà biến áp điện áp chịu đựng có biên độ tương đối nhỏ, nhưng chúng kéo dài trong thời gian dài. Một lượng lớn năng lượng điện được chuyển thành nhiệt, làm biến áp nóng lên liên tục. Khi nhiệt tích tụ đến một mức nhất định, giấy cách điện và môi trường cách điện sẽ bay hơi. Do không gian nội bộ của biến áp khô hạn chế, khi áp suất tăng đến một mức nhất định, sẽ xảy ra sự nổ.

• Quá dòng do quá áp tức thời có biên độ cao: Quá áp có biên độ đủ cao có thể gây ra ngắn mạch giữa vòng bên trong biến áp, tạo ra một mức quá dòng tương đối lớn, làm bay hơi nhanh chóng môi trường cách điện và kích hoạt sự nổ mạnh mẽ.

Các vấn đề liên quan đến cách điện

• Lão hóa cách điện: Nếu biến áp điện áp đã sử dụng quá lâu hoặc đã hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao, độ ẩm, và ô nhiễm trong thời gian dài, các vật liệu cách điện sẽ dần lão hóa và xuống cấp, giảm hiệu suất cách điện. Nó sau đó dễ bị phá vỡ, dẫn đến ngắn mạch nội bộ và kích hoạt sự nổ.

• Điểm yếu về chất lượng cách điện: Trong quá trình sản xuất, nếu có vấn đề như bọc cách điện không đúng hoặc xử lý cách điện không phù hợp, biến áp điện áp sẽ có điểm yếu về cách điện cố hữu. Trong quá trình hoạt động, những điểm yếu này có thể bị phá vỡ dưới áp suất cao, kích hoạt ngắn mạch cuộn dây và gây ra sự nổ.

• Thấm ẩm: Nếu biến áp điện áp được đặt trong môi trường ẩm ướt và hơi nước xâm nhập vào thiết bị, nó sẽ làm giảm hiệu suất cách điện, tăng nguy cơ phá vỡ cách điện và có thể dẫn đến sự nổ.

Các khía cạnh về Thiết bị và Sử dụng

• Vấn đề về chất lượng sản phẩm: Đối với một số biến áp điện áp, do thiết kế không hợp lý, chất lượng vật liệu kém, hoặc quy trình quấn dây không đạt chuẩn, có thể xảy ra hiện tượng nóng quá mức trong quá trình hoạt động. Điều này khiến lớp cách điện phải chịu nhiệt độ cao trong thời gian dài, làm tăng tốc độ lão hóa cách điện và thậm chí gây ra sự phá vỡ. Sau đó, có thể xảy ra ngắn mạch giữa vòng ở cuộn dây sơ cấp, dẫn đến sự tăng nhanh của dòng điện và bão hòa từ, tạo ra quá áp cộng hưởng, và cuối cùng gây ra sự nổ.

• Ngắn mạch phía thứ cấp: Ngắn mạch ở phía thứ cấp của biến áp điện áp sẽ gây ra sự tăng đột ngột của dòng điện thứ cấp. Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, một dòng điện tương đối lớn cũng sẽ được tạo ra ở phía sơ cấp, dẫn đến quá nhiệt cuộn dây và hư hại cách điện, từ đó kích hoạt sự nổ. Ngoài ra, việc đấu nối thứ cấp không chính xác, như vô tình ngắn mạch phía thứ cấp của biến áp điện áp, cũng sẽ gây ra sự tăng đột ngột của dòng điện, dẫn đến hư hại do quá nhiệt và sự nổ.

• Hoạt động quá tải: Khi biến áp điện áp hoạt động trong tình trạng quá tải trong thời gian dài, nó sẽ làm hỏng thiết bị và tăng nguy cơ nổ.

• Tác động ngoại vi: Tác động ngoại vi bất ngờ có thể làm hỏng cấu trúc nội bộ của biến áp điện áp và phá vỡ cách điện, kích hoạt lỗi hoặc thậm chí là sự nổ.

Các khía cạnh về Hoạt động, Bảo trì và Quản lý

• Thiếu bảo trì và quản lý: Nếu không thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng, và đại tu biến áp điện áp theo định kỳ, các nguy cơ tiềm ẩn như lão hóa cách điện và mối nối lỏng lẻo không thể được phát hiện kịp thời. Sự tích tụ lâu dài của những nguy cơ này có thể dẫn đến tai nạn nổ.

• Kỹ năng của người vận hành không đủ: Nếu người vận hành thiếu kiến thức chuyên môn và vận hành không đúng cách, ví dụ như đấu nối sai trong các thử nghiệm (khi làm thử nghiệm đặc tính kích thích của biến áp điện áp được nối đất, đầu n không được nối đất), có thể làm hỏng cách điện của biến áp, ảnh hưởng đến tuổi thọ của nó và tăng khả năng nổ.